JP4615765B2 - Optical deflector - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転多面鏡により形成される回転体を回転させて、レーザー光を偏向する光偏向器に関する。
【0002】
【従来の技術】
光偏向器の公知技術として、特開平11−271654号公報が知られている。該公報は、複数のレーザービームの入射されるポリゴンミラーの風損を低減して高精細な画像形成を行うポリゴンスキャナを提供することを課題とし、図7に示すように、動圧空気軸受型ポリゴンスキャナ30は、回転スリーブ37の中空内に固定軸33が挿入され、回転スリーブ37に磁気軸受回転部39の固定されたフランジ38とポリゴンミラー40が固定されて、これらは回転体45を構成する。磁気軸受回転部39は固定軸33の上端凹部内に埋設された永久磁石組立体34内に挿入され、固定軸33は、磁気軸受回転部39と永久磁石組立体34により回転スリーブ37を軸方向に浮上支持し、かつ、回転スリーブ37が回転されると、空気の動圧により、回転スリーブ37との接触面を動圧空気軸受面として回転スリーブ37を径方向に支持する。ポリゴンミラー40には鏡面部40a、40bと非鏡面部40cが形成され、非鏡面部40cは鏡面部40a、40bよりも小径に形成されて、重量の軽減化、高速回転時の風損の低減化が図られているものである。従って、低振動で安定して高速回転し、高精細な画像形成を行うことができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来例では、回転体のくびれた部分、特に鏡面部40a、40bの間の非鏡面部40cの周辺で、回転体の回転により発生する気流が乱れる。その結果、風損が大きくなり、モータの消費電力が大きくなる。また、モータの回転速度ムラが大きくなり、レーザービームの走査ジッターが大きくなる。ミラー周辺の乱流により騒音が大きくなるという問題点を抱えている。
【0004】
本発明は、回転体の回転により回転体周辺に発生する気流を整え、乱流を防止するとともに、風損を小さく抑え、モータの消費電力を低減し、モータの回転速度ムラを小さく抑え、レーザービームの走査ジッターを低減し、更にはミラー周辺の風切りによる騒音レベルを小さくする光偏向器を提供することを目的とする。
【0005】
また、組立時に、整流部材により回転多面鏡の反射面を傷つけることを防止し、特異な形状となる整流部材の製造を容易とすることに加えて回転体の回転に伴う発熱を、整流部材で吸収、放熱することで信頼性の高い光偏向器を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項1記載の発明は、回転多面鏡により形成される回転体を回転させ、前記回転体の周辺に、回転体の回転により発生する気流を整える整流部材を配置したレーザー光を偏向する光偏向器において、前記回転体に2つ以上の回転多面鏡が形成され、少なくとも1箇所の隣り合う回転多面鏡の間に前記整流部材が挟まれて配置された光偏向器を最も主要な特徴とする。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。図1は本発明の第1の実施の形態に係る光偏向器の全体断面図、図2は図1のハウジング、プリント基板及びその上下の部品の分解斜視図、図3は図1の整流部材の断面図である。
【0014】
ハウジング1の下面には光学ハウジングへの取り付け基準面1aが形成されている。ハウジング1の上面中央には軸受取り付け部1bが形成され、動圧空気軸受を構成する固定軸2が固定されている。固定軸2の円筒表面には動圧空気軸受を構成するための溝2aが形成されている。回転多面鏡である回転体3が回転を開始すると、回転スリーブ15と固定軸2の間に形成された軸受すきまの空気圧力が高まり非接触でラジアル方向(半径方向)に回転体3を支持する。
【0015】
固定軸2の内側には吸引型磁気軸受の固定部5が固定されている。吸引型磁気軸受の固定部5は、キャップ部材6とストッパ7が固定軸2の内筒部に圧入固定されることで軸方向に挟まれて固定されている。キャップ部材6中央部には、空気が通過するときの粘性抵抗を利用して上下振動を減衰させるφ0. 2〜φ0. 5程度の微細穴が形成されている。キャップ部材6とストッパ7はともに非磁性材料のステンレス鋼板などが用いられる。
【0016】
吸引型磁気軸受の固定部5は回転軸方向に2極に着磁されたリング状永久磁石8と、前記リング状永久磁石8の内径よりも小さい中心円が形成された強磁性材料からなる第1の固定ヨーク板9と、同様に、前記リング状永久磁石8の内径よりも小さい中心円が形成された強磁性材料からなる第2の固定ヨーク板10とからなる。第1の固定ヨーク板9と第2の固定ヨーク板10はリング状永久磁石8を軸方向に挟み、第1の固定ヨーク板9の中心円および、第2の固定ヨーク板10の中心円が回転中心軸に対して同軸になるように配置、固定されている。リング状永久磁石8の材質としては主に希土類系の永久磁石が用いられる。固定ヨーク板9,10には鉄鋼系の板材が用いられる。固定軸2はセラミック、あるいはアルミ合金など非磁性材料が用いられる。
【0017】
ハウジング1の上面には略中央部に穴が形成されたプリント基板11が配置されている。ハウジング1の軸受取り付け部1bの外径には、プリント基板11、スペーサ12、モータ巻線13aが巻かれたステータコア13が順番に嵌合され、軸受取り付け部1bの先端がかしめられて(塑性変形されて)、3部品が挟まれて固定されている。
【0018】
回転体3に取り付けられたロータマグネット14とモータ巻線13aが巻かれたステータコア13が回転軸と垂直な方向に対向した、ラジアルギャップ・アウターロータ型のブラシレスモータが構成される。回転体3はセラミック製の回転スリーブ15の外側にアルミニウムを主成分とする金属製の外周部材16が回転スリーブ15の軸方向全長に渡って焼きばめ固定され、ミラー部16aが一体で形成されている。外周部材16の下側にはモータ用のロータマグネット14が接着または圧入固定されている。
【0019】
外周部材16上端の貫通穴には、外周部材16と線膨張係数が略等しい閉止部材17が圧入固定されている。閉止部材17は円盤形状となっている。閉止部材17には吸引型磁気軸受の回転部18が配置、固定されている。吸引型磁気軸受の回転部18には第1の固定ヨーク板9の中心円および、第2の固定ヨーク板10の中心円との間に磁気ギャップを構成する外筒面が形成され、その外筒面が回転中心軸と同軸になるように配置されている。吸引型磁気軸受の回転部18には永久磁石または鉄鋼系の強磁性材料が用いられる。
【0020】
不釣り合い(アンバランス)振動が非常に小さいレベルになるように、回転体3の上下2ヶ所の修正面でバランス修正が行われている。プリント基板11には、モータ巻線13aやホール素子11aとパターン配線され、一体または、別体で設けられた駆動回路により、ホール素子の位置検出信号にしたがって、順次モータ巻線13aへの通電を切り替えて回転体3を回転させて定速制御する。
【0021】
ハウジング1およびプリント基板11の上方には回転体3を囲むように整流部材19、20が配置されている。さらに、整流部材19、20を囲み、挟みこむように、カバー21がハウジング1にねじで固定されている。カバー21にはレーザー光の入出射用開口部が形成され、ガラス窓22が両面テープまたは接着剤で固定されて密閉されている。
【0022】
整流部材19、20は、回転方向に2つに分割された構造となっており、回転体3の左右から2つの部品を組み合わせることにより、回転体3のくびれた部分にも整流部材19、20の突出部19a、20aが配置され、回転体3のくびれた部分で乱流が発生することを防止している。回転体3のミラー部16aと対向する整流部材19、20の対向面19b、20bは、上下ほぼ等間隔の位置に配置、形成されており、ミラーの上下で発生する気流が不均衡となって、乱流が発生することを防止している。また、回転体3の外周面と対向する整流部材19、20の対向面19c、20cは、レーザー光の入出射部を除いて、円筒状に形成されており、外周部で発生する気流を流れやすくして、外周部で乱流が発生することを防止している。
【0023】
回転体3の周辺に整流部材19、20を配置し、回転体周辺の気流を整え、乱流を防止することで、風損を小さく抑え、消費電力を低減している。モータの回転速度ムラを低減し、走査ジッターを低減している。また、ミラー周辺の風切りによる騒音レベルを小さくしている。
【0024】
整流部材19、20を樹脂材料で形成すれば、組立時に回転体の左右から整流部材19、20を組み合せる時に回転体3のミラー部16aに接触しても、鏡面を傷つけることが無い。また、成形加工により、複雑な形状となる整流部材19、20を容易に製造することができる。また、整流部材19、20を、アルミダイキャストのように熱伝導性の高い材料で形成すれば、ミラー周辺の空気摩擦による発熱を整流部材19、20より吸収、放熱することで回転体を効率良く冷却することができる。その結果、回転体3の温度上昇による鏡面平面度の悪化を防止することができる。
【0025】
図4は本発明の第2の実施の形態に係る光偏向器の全体断面図、図5は図4の整流部材を中心にした分解斜視図、図6は図4の整流部材の断面図である。第2の実施形態は、回転体3が2段ミラーの構成となっている点が第1の実施形態と異なる。第1の実施形と同様の部分は説明を省略する。
【0026】
2段ミラー41a、41bの間のくびれた部分に整流部材42、43の突出部42a、43aが配置され、ミラー間のくびれ部分で乱流が発生することを防止している。回転体3のミラー部と対向する整流部材42、43の対向面42b、43bは、上下ほぼ等間隔の位置に配置、形成されており、ミラーの上下で発生する気流が不均衡となって、乱流が発生することを防止している。また、回転体3の外周面と対向する整流部材42、43の対向面42c、43cは、レーザー光の入出射部を除いて、円筒状に形成されており、外周部で発生する気流を流れやすくして、外周部で乱流が発生することを防止している。
【0027】
以上、本発明に係わる実施形態について説明したが、本発明は回転体の周辺に整流部材を配置した光偏向器に関する発明である。軸受方式、モータ方式等の構成は、本実施形態に限定されるものではない。
【0028】
【発明の効果】
請求項1記載の発明によれば、回転体の回転により回転体周辺に発生する気流を整え、乱流を防止することで、風損を小さく抑え、モータの消費電力を低減することができる。また、モータの回転速度ムラを小さく抑え、レーザービームの走査ジッターを低減することができる。更に、ミラー周辺の風切りによる騒音レベルを小さくすることができる。そして、回転多面鏡と回転多面鏡の間の乱流を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る光偏向器の全体断面図である。
【図2】図1のハウジング、プリント基板及びその上下の部品の分解斜視図である。
【図3】図1の整流部材の断面図である。
【図4】本発明の第2の実施の形態に係る光偏向器の全体断面図である。
【図5】図4の整流部材を中心にした分解斜視図である。
【図6】図4の整流部材の断面図である。
【図7】従来例に係る光偏向器の全体断面図である。
【符号の説明】
1 ハウジング
3 回転体
11 プリント基板
19、20 整流部材[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical deflector that deflects laser light by rotating a rotating body formed by a rotating polygon mirror.
[0002]
[Prior art]
JP-A-11-271654 is known as a known technique of an optical deflector. An object of the publication is to provide a polygon scanner that performs high-definition image formation by reducing the windage loss of a polygon mirror on which a plurality of laser beams are incident. As shown in FIG. In the
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional example, the airflow generated by the rotation of the rotating body is disturbed in the constricted portion of the rotating body, particularly around the
[0004]
The present invention regulates the airflow generated around the rotating body by rotating the rotating body, prevents turbulence, suppresses windage loss, reduces motor power consumption, suppresses motor rotation speed unevenness, An object of the present invention is to provide an optical deflector that reduces the beam scanning jitter and further reduces the noise level caused by wind-off around the mirror.
[0005]
In addition to preventing the reflecting surface of the rotary polygon mirror from being damaged by the rectifying member during assembly, the rectifying member generates heat generated by the rotation of the rotating body in addition to facilitating the manufacture of the rectifying member having a unique shape. An object is to provide a highly reliable optical deflector by absorbing and radiating heat.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a rotating body formed by a rotating polygon mirror is rotated, and a rectifying member that arranges an air flow generated by the rotation of the rotating body is arranged around the rotating body. An optical deflector for deflecting laser light, wherein two or more rotating polygonal mirrors are formed on the rotating body, and the rectifying member is interposed between at least one adjacent rotating polygonal mirrors . Is the most important feature.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 is an overall cross-sectional view of an optical deflector according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is an exploded perspective view of the housing, printed circuit board, and upper and lower components of FIG. 1, and FIG. 3 is a rectifying member of FIG. FIG.
[0014]
An
[0015]
A
[0016]
The
[0017]
On the upper surface of the
[0018]
A radial gap / outer rotor type brushless motor is configured in which a
[0019]
A
[0020]
Balance correction is performed on the correction surfaces of the upper and lower parts of the
[0021]
Rectifying
[0022]
The rectifying
[0023]
By arranging the rectifying
[0024]
If the rectifying
[0025]
4 is an overall sectional view of an optical deflector according to a second embodiment of the present invention, FIG. 5 is an exploded perspective view centering on the rectifying member of FIG. 4, and FIG. 6 is a sectional view of the rectifying member of FIG. is there. The second embodiment is different from the first embodiment in that the
[0026]
The
[0027]
Although the embodiment according to the present invention has been described above, the present invention relates to an optical deflector in which a rectifying member is disposed around a rotating body. Configurations such as a bearing system and a motor system are not limited to the present embodiment.
[0028]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, by adjusting the air flow generated around the rotating body by the rotation of the rotating body and preventing the turbulent flow, the windage loss can be suppressed and the power consumption of the motor can be reduced. In addition, it is possible to reduce unevenness in the rotation speed of the motor and reduce the scanning jitter of the laser beam. Furthermore, it is possible to reduce the noise level due to wind cutting around the mirror. And the turbulent flow between a rotating polygon mirror and a rotating polygon mirror can be prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall sectional view of an optical deflector according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an exploded perspective view of the housing, the printed circuit board, and the upper and lower components of FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view of the rectifying member in FIG. 1;
FIG. 4 is an overall cross-sectional view of an optical deflector according to a second embodiment of the present invention.
5 is an exploded perspective view centering on the rectifying member of FIG. 4; FIG.
6 is a cross-sectional view of the rectifying member in FIG. 4;
FIG. 7 is an overall cross-sectional view of an optical deflector according to a conventional example.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記回転体に2つ以上の回転多面鏡が形成され、少なくとも1箇所の隣り合う回転多面鏡の間に前記整流部材が挟まれて配置されたことを特徴とする光偏向器。In an optical deflector for deflecting a laser beam in which a rotating body formed by a rotating polygon mirror is rotated, and a rectifying member for arranging an air flow generated by the rotation of the rotating body is arranged around the rotating body ,
An optical deflector, wherein two or more rotary polygon mirrors are formed on the rotary body, and the rectifying member is disposed between at least one adjacent rotary polygon mirror .
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